Arduino程序設計與實踐（簡體書）

本書是作者開發Arduino及指導本科生參加全國教育機器人大賽的經驗總結，內容包括Arduino驅動和開發環境、語法規則，程序結構和基本函數，紅外、溫度、濕度、人體紅外感應、超聲波等多種傳感器的應用及編程示例，直流電動機、舵機、步進電動機的應用及顯示、無線模塊接口的應用等硬件資源，智能搬運小車、自動化氣象站、微型飛行器、六足機器人等綜合應用實例。

1991.09-1998.07，四川大學製造學院學習，獲工學碩士學位__eol__1998.07-2012.11，解放軍炮兵學院電子工程教研室，教師__eol__2012.12 - 陸軍炮兵防空兵學院，教授__eol__太陽電池陣實時仿真系統，863計劃，LabVIEW編程__eol__基於超聲波的管道流量測量及流速分佈層析成像方法研究，2013年國家自然基金，精密時間間隔測量__eol__過程控制流量傳感器及系統，863計劃重點課題，超聲流量測量__eol__裝甲裝備無人化改造技術研究，十三五預研、方案設計

Arduino程序設計與實踐前言
2005年，意大利伊夫雷亞互動設計學院（Interaction Design Institute Ivrea）的 Massimo Banzi和 David Cuartielles教授希望替學生和互動藝術設計師找到一種能夠幫助他們學習電子設計製作和傳感器的基礎知識，並可以快速設計、集成互動作品原型（prototype）的微電腦裝置。鑒於當時市面上的微電腦控制產品眾多，其中有些產品採用的程序語言深奧難懂，不適合設計學院的學生使用，於是他們以 11世紀北意大利國王“Arduino”為名，設計出開放式微電腦控制板及程序開發工具。十幾年過去了，Arduino已經被發展成為一個優秀的開源硬件平臺，具有易學易用、開發便捷的特點，是基於微處理器的硬件開發趨勢。Arduino的簡單開發方式使讀者可以更關注創意和實現，更快地完成自己的項目開發，大大節約學習成本，縮短開發週期。
Arduino的探索是一個簡單有趣、豐富多彩的過程。目前，全球有數以萬計的電子設計製作愛好者使用Arduino開發項目和電子產品。新時代的各類大學生學科競賽方興未艾，90後、00後的大學生思維活躍，動手實踐欲望強，與Arduino平臺的簡單易學、易於擴展和開源互為依託，使Arduino迅速成為創客進行硬件創作平臺的不二選擇。陸軍炮兵防空兵學院自2016年來以Arduino平臺為基礎，組織學員參加全國大學生教育機器人大賽，獲全國特等獎兩項、一等獎3項、二等獎多項，在基於Arduino平臺的軟、硬件調試和系統的構建方面積累了豐富的經驗。博客、視頻網站及論壇雖有成千上萬個用Arduino開發的很炫的項目，學習資源充足，但缺乏系統性，不利於初學者按步驟學習。
本書以Android作為載體完成微項目的開發，可讓讀者以一個創客的身份進入學習訓練任務，體系結構清晰，開發細節完善，適合初學者學習。全書共有12章，沿用“軟硬結合，實踐先行”的寫作風格，由淺入深、圖文並茂。主要內容分三個層次：第一個層次（第1～3章），初識Arduino，介紹Arduino集成開發環境、數據類型、程序結構及基本函數等基礎知識；第二個層次（第4～8章），探索Arduino，詳細講述Arduino常用的硬件資源，包含傳感器、顯示模塊、電動機、無線模塊等的接口連接與應用；第三個層次（第9～12章），實踐Arduino，通過智能搬運小車、智能氣象站、微型飛行器、六足機器人4個具體的實例，詳細討論如何應用Arduino完成一個實際的項目開發，包括硬件資源的選用、接口的連接、軟件編程及軟、硬件的調試方法、技巧等內容，綜合講解Arduino的晉級應用方法，通過多個實例幫助讀者快速提升Arduino的編程能力。
全書由陸軍炮兵防空兵學院張金教授統稿，參與編寫的還有陸軍炮兵防空兵學院的葉艾教授、戰延謀教授、岳偉甲講師、劉芳講師、鄭玲玲講師、蔣坤講師、周迎春講師及研究生趙亮等。
本書在寫作過程中參考了許多專家的書籍，無法一一列出，在此表示衷心的感謝。由於作者水平有限，紕漏、不妥之處在所難免，懇切希望讀者批評指正，E-mail：JGXYZhangJin@163com。

編著者

第1章初識Arduino
11什麼是Arduino
12為何要使用Arduino
13Arduino家族
14Arduino的硬件資源
141Arduino開發板
142Arduino的擴展硬件
15Arduino IDE
151選擇開發板
152選擇接口
153編寫代碼
154保存代碼
155程序的編譯和燒錄
16Arduino資源
第2章Arduino程序設計基礎
21Arduino語言及程序架構
22數據類型
221整型
222浮點型
223布爾型
224字符型
225字節型
23數組和字符串
231數組
232字符串
24數據運算
241賦值運算符
242算術運算符
243關係運算符
244邏輯運算符
245遞增/減運算符
25程序結構
251順序結構
252選擇結構
253循環結構
第3章Arduino基本函數
31數字I/O
311pinMode函數
312digitalRead函數
313digitalWrite函數
32模擬I/O
321模擬輸入
322PWM模擬輸出
33數學函數
34時間函數
341millis（）
342delay（ms）
343delayMicroseconds（value）
35隨機函數
351random(howsmall，howbig)
352randomSeed(seed)
36位操作
361bitRead（val，num）
362bitWrite（val，num1，num2）
37串口通信
371Serialbegin(speed)
372Serialavailable()
373Serialread()
374Serialwrite()
375Serialprint()和Serialprintln()
376Serialend()
38中斷函數
381中斷的概念
382中斷的分類
383中斷的使用
39SPI接口
391概述
392SPI接口的數據傳輸
393Arduino SPI接口
394SPI類及其成員函數
第4章Arduino硬件資源
41電子元器件及Arduino的擴展
411電子元器件
412Arduino的擴展
42數字I/O接口
43模擬I/O接口
44PWM
45串口通信
46中斷
第5章傳感器模塊
51紅外傳感器
511概述
512紅外避障傳感器
513紅外尋線傳感器
514紅外測距傳感器
515紅外遙控傳感器
52DHT11數字溫/濕度傳感器
53人體紅外感應模塊
54超聲波測距傳感器
541超聲波測距傳感器原理
542HC-SR04型超聲波測距模塊
543利用串口輸出的超聲波測距試驗
第6章電動機驅動控制
61直流電動機驅動控制
611概述
612有刷直流電動機（永久磁鐵型）
613無刷直流電動機
614H橋控制電路
615程序設計
62舵機驅動控制
621舵機工作原理
622舵機的控制信號及接線方式
623舵機的控制程序
63步進電動機驅動控制
631步進電動機的原理
632步進電動機的程序設計實例
第7章顯示模塊
711602LCD模塊
7111602LCD模塊的介紹
7121602LCD模塊的常用工作指令
7131602LCD模塊的硬件連接
7141602LCD模塊的調試
72MINI12864LCD模塊
721MINI12864LCD模塊的通信方式
722使用u8glib驅動MINI12864LCD模塊
第8章無線模塊
81HC-06藍牙模塊
811HC-06藍牙模塊與計算機之間的通信
812Arduino UNO開發板使用HC-06藍牙模塊與手機連接
82ESP8266模塊
821ESP8266模塊的介紹
822ESP8266模塊的調試
823Arduino UNO開發板結合ESP8266模塊訪問遠程服務器
第9章Arduino智能搬運小車的設計
91總體設計方案
911智能搬運小車的結構
912智能搬運小車的功能
92硬件設計
921伺服電動機
922QTI傳感器
923超聲波傳感器
924顏色傳感器
93軟件設計
931軟件總體設計
932QTI傳感器的尋線算法
933超聲波定位算法
934白平衡和顏色識別算法
935搬運過程
94設計心得
第10章智能氣象站的設計
101總體設計方案
1011主要功能
1012工作原理
1013設計方案
102硬件設計
1021主控模塊
1022DHT11數字溫/濕度傳感器
1023角位移傳感器
1024BMP085壓力傳感器
1025BH1750FVI光強度傳感器
1026硬件電路的連接
103軟件設計
1031總體流程圖
1032DHT11數字溫/濕度傳感器
1033BH1750FVI光強度傳感器
1034角位移傳感器程序
1035BMP085壓力傳感器
1036本地存儲數據
第11章Arduino飛行器的設計
111總體設計方案
1111主要功能
1112工作原理
1113實現方案
112硬件設計
1121機架
1122電動機
1123電子調速器
1124螺旋槳
1125電池
1126飛行控制系統
1127遙控器
113組裝調試
1131選擇導線並預穿線
1132安裝無刷空心杯電動機
1133安裝電子調速器
1134安裝飛行控制系統
1135六旋翼飛行器與Arduino Mega 2560主控模塊的連接
114軟件設計
第12章Arduino 六足機器人的設計
121六足機器人的總體設計方案
1211六足機器人的主要功能
1212六足機器人肢體結構設計
1213六足機器人控制系統方案總體設計
1214六足機器人的步態分析
122硬件設計及組裝
1221Arduino主控制板
1222舵機
1223舵機控制板
1224遙控器
1225六足機器人的組裝
1226PS2手柄接收器與舵機控制器的連接
1227六足機器人與Arduino主控制板的連接
123軟件設計
1231舵機上位機軟件
1232六足機器人超聲波搖頭避障
1233六足機器人穿越火線
1234六足機器人紅外遙控
1235六足機器人紅外防跌落